JP2005222868A - Ion generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリで駆動するタイプのイオン発生装置に関する。 The present invention relates to a battery-driven ion generator.
従来から、空気中に浮遊する花粉やハウスダストなどを除去したり、静電気の除電をしたりするためのイオン発生装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, ion generators for removing pollen or house dust floating in the air or for eliminating static electricity are known.
例えば、特開2002−324651号公報には、イオンを発生させる電極の周辺部に集まるイオンを排除するための送風手段を必要とせずに、安定したイオンの発生を目的としたマイナスイオン発生装置が開示されている。このマイナスイオン発生装置は、高電圧電極を囲む絶縁性のカバーまたはマイナスイオンを通過させるグリルを接地する手段を備えている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-324651 discloses a negative ion generator intended to generate stable ions without requiring a blowing means for eliminating ions gathering around the electrodes that generate ions. It is disclosed. This negative ion generator is provided with means for grounding an insulating cover surrounding the high voltage electrode or a grill through which negative ions pass.
また、例えば、特開2001−85189号公報には、小型でかつ軽量であり、面倒なメンテナンスをほとんど必要とせずにコロナ放電を確実に発生させることを目的としたイオン発生装置が開示されている。このイオン発生装置は、高圧電源から高電圧が供給される針状のコロナ放電電極を有しており、高圧電源は、圧電トランスと、この圧電トランスの共振周波数に整合した周波数の駆動信号を入力する入力手段、およびコロナ放電電極のコロナ放電を間欠駆動する駆動制御手段を備えている。 Also, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-85189 discloses an ion generator that is small and lightweight, and that aims to reliably generate corona discharge with little troublesome maintenance. . This ion generator has a needle-shaped corona discharge electrode to which a high voltage is supplied from a high-voltage power supply. The high-voltage power supply inputs a piezoelectric transformer and a drive signal having a frequency matched to the resonance frequency of the piezoelectric transformer. Input means for driving, and drive control means for intermittently driving corona discharge of the corona discharge electrode.
また、例えば、特開平11−191478号公報には、イオンを安定して供給することができ、人がイオン吹き出し口に触れた場合でも人体に影響を与えないことを目的としたイオン発生装置が開示されている。このイオン発生装置は、ABS製の本体ケース内部に、イオンを発生させる電極と、高圧電源から構成されるマイナスイオン発生器を設置し、交流電源を接続して構成されている。そして、マイナスイオンの吹き出し部の吹き出し口のみを半導体で形成し、この半導体をアースによって接地している。また、半導体として、帯電防止剤を練りこんだ導電性ABS材が使用されている。
上記のようなイオン発生装置には、イオンを発生させる方式として、大きく分けて、コロナ放電方式、水破砕方式、そして直接放射方式の3つの方式がある。以下、マイナスイオンを発生させる場合について説明する。 In the ion generator as described above, there are three types of methods for generating ions: a corona discharge method, a water crushing method, and a direct radiation method. Hereinafter, a case where negative ions are generated will be described.
コロナ放電方式では、電極間に印加した直流電圧によりコロナ放電が発生し、マイナス極からプラス極に向かって電子が放出される。この放出された電子が空気中の酸素分子や水分子と反応してマイナスイオンが形成される。 In the corona discharge method, corona discharge is generated by a DC voltage applied between the electrodes, and electrons are emitted from the negative pole toward the positive pole. The emitted electrons react with oxygen molecules and water molecules in the air to form negative ions.
水破砕方式では、水を勢い良く噴出させて、水がはじけ飛ぶ際に大きな水滴がプラスに帯電し、小さな水滴がマイナスに帯電するというレナード効果を利用する。 In the water crushing method, a Leonard effect is used in which water is ejected vigorously and large water droplets are positively charged and small water droplets are negatively charged when the water flies off.
直接放射方式では、針状にとがらせた電極に高電圧を印加して、電極周辺に高電界領域を形成する。この高電界により酸素分子や水分子が電離し、マイナスイオンを形成する。 In the direct emission method, a high voltage is applied to an electrode that is bent like a needle, and a high electric field region is formed around the electrode. This high electric field ionizes oxygen molecules and water molecules to form negative ions.
このように、各方式のイオン発生装置が知られているが、装置の小型化および軽量化を図るためには、装置構成をシンプルにすることができる直接放射方式を採ることが好ましい。さらに、携帯可能とするためには、バッテリを電源とする必要がある。 Thus, each type of ion generator is known, but in order to reduce the size and weight of the device, it is preferable to adopt a direct radiation method that can simplify the device configuration. Furthermore, in order to be portable, it is necessary to use a battery as a power source.
図8は、直接放射方式で、バッテリを電源として携帯可能とした一般的なイオン発生装置の概略構成を示す図である。このイオン発生装置70は、バッテリ71から電力の供給を受ける制御回路72が、イオン放出電極73に高電圧を印加する。高電圧が印加されたイオン発生電極73は、その周辺に高電界領域を形成する。そして、この高電界により酸素分子や水分子が電離して、図8に示すように、マイナスイオンが発生することとなる。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a general ion generator that is portable and can be carried by a direct radiation method using a battery as a power source. In this
これらのバッテリ71、制御回路72、およびイオン発生電極73は、絶縁性材料、例えば、樹脂で形成されたケース74に収容される。イオン発生電極73には高電圧が印加されるため、安全を確保する上でケース74は必要不可欠なものである。また、ケース74には、イオン発生電極73の端部の近傍にイオン放出口74aが設けられている。上記のように、制御回路72から制御を受けてイオン発生電極73がマイナスイオンを発生すると、イオン放出口74aから空気中にマイナスイオンが放出される。
The
一方、例えば、建物内の空気中には、花粉、ハウスダスト、煙草の煙などの微粒子が存在する。これらの微粒子のほとんどはプラスの電荷を帯びたプラスイオンであり、また、建物内の床や人体などもプラスの電荷を帯びているため、電気的な反発力によりこれらの微粒子が空気中を浮遊し続けている。上記のように発生したマイナスイオンが上記の微粒子に付着すると、微粒子は電気的に中和され、浮遊の原因となる反発力が除去される。その結果、微粒子を床や大地に落下させることができる。 On the other hand, for example, fine particles such as pollen, house dust, and cigarette smoke are present in the air in a building. Most of these particles are positive ions with a positive charge.Furthermore, since the floors and human bodies in buildings have a positive charge, they are suspended in the air due to the electric repulsive force. continuing. When the negative ions generated as described above adhere to the fine particles, the fine particles are electrically neutralized, and the repulsive force that causes floating is removed. As a result, the fine particles can be dropped on the floor or the ground.
しかしながら、図8に示すイオン発生装置70では、所定の時間が経過すると、マイナスイオンの発生する量が低下してしまう。すなわち、図9(a)に示すように、マイナスイオンを発生させ始めた直後は、イオン発生電極73の電位が−V1(V)とすると、ケース74の表面電位は0(V)であり、両者の電位差は−V1(V)となっている。この状態では多くのマイナスイオンを発生させることができる。しかし、所定の時間が経過すると図9(b)に示すように、ケース74の内側の表面にマイナスの電荷がたまってしまい、ケース47の表面電位が−V2(V)となる。この状態では、両者の電位差は、−(V1−V2)(V)となり、当初の−V1(V)よりも小さくなってしまう。イオン発生電極73から発生するマイナスイオンの量は、イオン発生電極73とケース74との電位差の大きさに依存するため、この電位差が小さくなると発生するマイナスイオンの量が少なくなってしまう。
However, in the
特に、携帯式のイオン発生装置の場合は、大地に対して接地されていない状態で浮いていることとなるため、ケース74は、大地との間でいわゆるコンデンサ結合をすることとなる。すなわち、マイナスイオンを大気中に放出するということは、大気中に電流を放出していることに相当するため、大気や大地などの環境要素を含めて回路要素が構成されることとなる。この様子を図10に示す。図10において、C1は、制御回路72と大地との間の静電容量であり、C2はケース74と大地との間の静電容量である。この状態でイオン発生電極73に−Vの電圧を印加すると、イオン発生電極73の電位−V1は、
−V1=−V−VC1(ただし、−VC1は、C1の両端に発生する電圧)
となる。
In particular, in the case of a portable ion generator, the
−V1 = −V−V C1 (where −V C1 is a voltage generated across C1)
It becomes.
一方、ケース74の内面にマイナスの電荷−Qがたまると、ケース74の表面電位は、
−V2=−VC2=−Q/C2(ただし、−VC2はC2の両端に発生する電圧)
となる。
On the other hand, when a negative charge −Q is accumulated on the inner surface of the
−V2 = −V C2 = −Q / C2 (where −V C2 is a voltage generated at both ends of C2)
It becomes.
このように、携帯式のイオン発生装置では、制御回路72に対するイオン発生電極73の電位は一定であっても、大地に対するイオン発生電極73の電位、および大地に対するケース74の電位は、環境が変化すると、それに応じて変化するという不安定なものとなる。
As described above, in the portable ion generating apparatus, even if the potential of the
また、この場合、静電容量C1およびC2は非常に小さいため、ケース74が少しでも帯電すると、ケースは大地に対して高い電位(−V2)を有することとなってしまう。その結果、イオン発生電極73とケース73との間の電位差が小さくなり、マイナスイオンが発生しなくなってしまう。これは、イオン発生装置を携帯可能とした場合に、接地が困難であることに起因する問題である。
In this case, since the capacitances C1 and C2 are very small, if the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、長時間駆動していてもイオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差が小さくならず、多くのイオンを発生させることができるイオン発生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when driven for a long time, the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is not reduced, and many ions can be generated. An object of the present invention is to provide an ion generator that can be used.
(1)本発明のイオン発生装置は、印加された高電圧により高電界領域を形成しイオンを発生させるイオン発生電極と、前記イオン発生電極に高電圧を印加する高電圧発生部と、前記高電圧発生部に電力を供給するバッテリと、絶縁性材料で形成され、前記イオン発生電極により発生したイオンを放出する放出口を有し、少なくとも前記イオン発生電極を覆うケース体と、を備え、前記ケース体の表面固有抵抗値が1×1011Ω以下であることを特徴としている。 (1) The ion generator of the present invention includes an ion generating electrode that forms a high electric field region by an applied high voltage and generates ions, a high voltage generating unit that applies a high voltage to the ion generating electrode, A battery for supplying power to the voltage generator, and a case body that is formed of an insulating material and has a discharge port for discharging ions generated by the ion generation electrode, and covers at least the ion generation electrode. The surface specific resistance value of the case body is 1 × 10 11 Ω or less.
このように、直接放射方式を採っているため、装置の小型化および軽量化を図ることが可能となる。また、ケース体の表面固有抵抗値が1×1011Ω以下であるため、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。例えば、絶縁性材料は、通常1×1016Ω程度の表面固有抵抗値を有するが、このように抵抗値が大きいとケース体のイオン発生電極側の面に電荷が付着しやすくなってしまう。本発明では、ケース体の表面固有抵抗値を非常に小さくしたため、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷が付着し難くなり、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。その結果、イオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差が大きい状態で維持されるので、多くのイオンを発生させ続けることが可能となる。なお、イオン発生電極に印加される高電圧とは、基準電位(回路または大地)に対して、イオンを発生させるために十分に高い電界を生じさせる程度の大きさの電圧を意味する。また、ケース体の表面固有抵抗値が小さくなりすぎると、ケース体がイオン発生電極の対向電極として機能し、コロナ放電が生じる場合があるため、ケース体の表面固有抵抗値は、コロナ放電が生じない程度の大きさである必要がある。 As described above, since the direct radiation method is adopted, the apparatus can be reduced in size and weight. Moreover, since the surface specific resistance value of the case body is 1 × 10 11 Ω or less, it is possible to prevent the absolute value of the potential of the case body from becoming large when the ground is used as a reference potential. For example, the insulating material usually has a surface specific resistance value of about 1 × 10 16 Ω, but if the resistance value is large in this way, the charge tends to adhere to the surface of the case body on the side of the ion generating electrode. In the present invention, since the surface specific resistance value of the case body is very small, it is difficult for the charge to adhere to the surface of the case body on the ion generating electrode side, and the absolute value of the potential of the case body when the ground is the reference potential is It can be prevented from becoming large. As a result, since the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is maintained large, it becomes possible to continue generating many ions. Note that the high voltage applied to the ion generating electrode means a voltage that is large enough to generate a sufficiently high electric field for generating ions with respect to the reference potential (circuit or ground). In addition, if the surface resistivity of the case body becomes too small, the case body functions as the counter electrode of the ion generating electrode and corona discharge may occur. Therefore, the surface resistivity of the case body generates corona discharge. It should not be so large.
(2)また、本発明のイオン発生装置は、前記絶縁性材料は、前記イオン発生電極の電位と前記ケース体の表面の電位との電位差が小さくなることを防止する防止剤が添加された樹脂であることを特徴としている。 (2) Further, in the ion generator of the present invention, the insulating material is a resin to which an inhibitor that prevents a potential difference between the potential of the ion generating electrode and the potential of the surface of the case body from being reduced is added. It is characterized by being.
このように、ケース体を形成する絶縁性材料が、イオン発生電極の電位とケース体の表面の電位との電位差が小さくなることを防止する防止剤が添加された樹脂であるので、ケース体の表面に接触した電荷がケース体の表面に留まりにくくなる。すなわち、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷が接触しても、その電荷がケース体を通り抜けてケース体の反対側へ移動していくので、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷がたまることが無くなる。このため、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。その結果、イオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差は大きい状態で維持されるので、多くのイオンを発生させ続けることが可能となる。 Thus, since the insulating material forming the case body is a resin to which an inhibitor that prevents the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case body from being reduced is added, Electric charges that contact the surface are less likely to stay on the surface of the case body. That is, even if charges come into contact with the surface of the case body on the ion generation electrode side, the charges pass through the case body and move to the opposite side of the case body. No longer accumulates. For this reason, it is possible to prevent the absolute value of the potential of the case body when the ground is used as the reference potential from increasing. As a result, the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is maintained in a large state, so that it is possible to continue generating many ions.
(3)また、本発明のイオン発生装置は、前記ケース体の前記イオン発生電極側の面には、前記イオン発生電極の電位と前記ケース体の表面の電位との電位差が小さくなることを防止する防止剤が塗布されていることを特徴としている。 (3) Moreover, the ion generator of this invention prevents that the potential difference of the electric potential of the said ion generating electrode and the electric potential of the surface of the said case body becomes small in the surface at the side of the said ion generating electrode of the said case body. It is characterized in that an inhibitor is applied.
このように、ケース体のイオン発生電極側の面に、防止剤が塗布されているので、ケース体の表面に電荷が付着し難くなる。このため、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷がたまることが無くなり、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。その結果、イオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差は大きい状態で維持されるので、多くのイオンを発生させ続けることが可能となる。 Thus, since the inhibitor is applied to the surface of the case body on the side of the ion generating electrode, it is difficult for the charge to adhere to the surface of the case body. For this reason, charges are not accumulated on the surface of the case body on the side of the ion generation electrode, and it is possible to prevent the absolute value of the potential of the case body when the ground is used as the reference potential from being increased. As a result, the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is maintained in a large state, so that it is possible to continue generating many ions.
(4)また、本発明のイオン発生装置は、前記高電圧発生部は、圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動する駆動回路と、前記圧電トランスを駆動する駆動周波数を発振する発振回路と、を備えることを特徴としている。 (4) In the ion generator of the present invention, the high voltage generator includes a piezoelectric transformer, a drive circuit that drives the piezoelectric transformer, and an oscillation circuit that oscillates a drive frequency that drives the piezoelectric transformer. It is characterized by providing.
このように、圧電トランスを備えるので、装置の小型化および軽量化を図ることができる。また、イオン発生電極に対して効率よく高電圧を印加することができる。さらに、電磁ノイズが発生しないので、シールド等が不要となり、消費電力が低減され、ランニングコストも低減させることができる。 As described above, since the piezoelectric transformer is provided, the apparatus can be reduced in size and weight. Further, a high voltage can be efficiently applied to the ion generating electrode. Further, since no electromagnetic noise is generated, a shield or the like is unnecessary, power consumption is reduced, and running costs can be reduced.
(5)また、本発明のイオン発生装置は、前記発振回路が発振する周波数を連続的に変化させる周波数掃引部を更に備え、前記圧電トランスは、連続的に変化する周波数に基づいて駆動されることを特徴としている。 (5) Moreover, the ion generator of this invention is further equipped with the frequency sweep part which changes continuously the frequency which the said oscillation circuit oscillates, and the said piezoelectric transformer is driven based on the frequency which changes continuously. It is characterized by that.
この圧電トランスは、負荷が変わると周波数特性が変わり、出力電圧が変化するという特性を有する。従って、大地に対するイオン発生電極の電位が変化すると、圧電トランスの出力電圧も変化することとなる。本発明では、圧電トランスは、連続的に変化する周波数に基づいて駆動されるため、どのような負荷の変化があっても、圧電トランスの出力が十分に発生する少なくとも一つの周波数が、周波数の変化範囲内に存在することとなる。これにより、イオンの発生量を高い値で維持することが可能となる。 This piezoelectric transformer has a characteristic that the frequency characteristic changes when the load changes, and the output voltage changes. Therefore, when the potential of the ion generating electrode with respect to the ground changes, the output voltage of the piezoelectric transformer also changes. In the present invention, since the piezoelectric transformer is driven based on a continuously changing frequency, at least one frequency at which the output of the piezoelectric transformer is sufficiently generated regardless of any load change is It exists within the change range. Thereby, it becomes possible to maintain the generation amount of ions at a high value.
本発明のイオン発生装置によれば、直接放射方式を採っているため、装置の小型化および軽量化を図ることが可能となる。また、ケース体の表面固有抵抗値が1×1011Ω以下であるため、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。例えば、絶縁性材料は、通常1×1016Ω程度の表面固有抵抗値を有するが、このように抵抗値が大きいとケース体のイオン発生電極側の面に電荷が付着しやすくなってしまう。本発明では、ケース体の表面固有抵抗値を非常に小さくしたため、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷が付着し難くなり、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。その結果、イオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差が大きい状態で維持されるので、多くのイオンを発生させ続けることが可能となる。 According to the ion generator of the present invention, since the direct radiation method is adopted, it is possible to reduce the size and weight of the device. Moreover, since the surface specific resistance value of the case body is 1 × 10 11 Ω or less, it is possible to prevent the absolute value of the potential of the case body from becoming large when the ground is used as a reference potential. For example, the insulating material usually has a surface specific resistance value of about 1 × 10 16 Ω, but if the resistance value is large in this way, the charge tends to adhere to the surface of the case body on the side of the ion generating electrode. In the present invention, since the surface specific resistance value of the case body is very small, it is difficult for the charge to adhere to the surface of the case body on the ion generating electrode side, and the absolute value of the potential of the case body when the ground is the reference potential is It can be prevented from becoming large. As a result, since the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is maintained large, it becomes possible to continue generating many ions.
また、本発明のイオン発生装置によれば、ケース体を形成する絶縁性材料が、イオン発生電極の電位とケース体の表面の電位との電位差が小さくなることを防止する防止剤が添加された樹脂であるので、ケース体の表面に接触した電荷がケース体の表面に留まりにくくなる。すなわち、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷が接触しても、その電荷がケース体を通り抜けてケース体の反対側へ移動していくので、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷がたまることが無くなる。このため、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。その結果、イオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差は大きい状態で維持されるので、多くのイオンを発生させ続けることが可能となる。 Moreover, according to the ion generator of the present invention, the insulating material forming the case body is added with an inhibitor that prevents the potential difference between the potential of the ion generation electrode and the surface potential of the case body from becoming small. Since it is resin, the electric charge which contacted the surface of the case body becomes difficult to stay on the surface of the case body. That is, even if charges come into contact with the surface of the case body on the ion generation electrode side, the charges pass through the case body and move to the opposite side of the case body. No longer accumulates. For this reason, it is possible to prevent the absolute value of the potential of the case body when the ground is used as the reference potential from increasing. As a result, the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is maintained in a large state, so that it is possible to continue generating many ions.
また、本発明のイオン発生装置によれば、ケース体のイオン発生電極側の面に、防止剤が塗布されているので、ケース体の表面に電荷が付着し難くなる。このため、ケース体のイオン発生電極側の面に電荷がたまることが無くなり、大地を基準電位としたときのケース体の電位の絶対値が大きくなることを防止することができる。その結果、イオン発生電極の電位とケースの表面電位との電位差は大きい状態で維持されるので、多くのイオンを発生させ続けることが可能となる。 Moreover, according to the ion generator of this invention, since the inhibitor is apply | coated to the surface at the side of the ion generating electrode of a case body, an electric charge becomes difficult to adhere to the surface of a case body. For this reason, charges are not accumulated on the surface of the case body on the side of the ion generation electrode, and it is possible to prevent the absolute value of the potential of the case body when the ground is used as the reference potential from being increased. As a result, the potential difference between the potential of the ion generating electrode and the surface potential of the case is maintained in a large state, so that it is possible to continue generating many ions.
また、本発明のイオン発生装置によれば、圧電トランスを備えるので、装置の小型化および軽量化を図ることができる。また、イオン発生電極に対して効率よく高電圧を印加することができる。さらに、電磁ノイズが発生しないので、シールド等が不要となり、消費電力が低減され、ランニングコストも低減させることができる。 Further, according to the ion generator of the present invention, since the piezoelectric transformer is provided, the apparatus can be reduced in size and weight. Further, a high voltage can be efficiently applied to the ion generating electrode. Further, since no electromagnetic noise is generated, a shield or the like is unnecessary, power consumption is reduced, and running costs can be reduced.
また、本発明のイオン発生装置によれば、圧電トランスは、連続的に変化する周波数に基づいて駆動されるため、どのような負荷の変化があっても、圧電トランスの出力が十分に発生する少なくとも一つの周波数が、周波数の変化範囲内に存在することとなる。これにより、イオンの発生量を高い値で維持することが可能となる。 Further, according to the ion generator of the present invention, the piezoelectric transformer is driven based on the continuously changing frequency, so that the output of the piezoelectric transformer is sufficiently generated regardless of any load change. At least one frequency is present within the frequency change range. Thereby, it becomes possible to maintain the generation amount of ions at a high value.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態に係るイオン発生装置の概略構成を示す図である。このイオン発生装置1は、直接放射方式であって小型化および軽量化され、人が携帯することができるように構成されている。すなわち、イオン発生装置1は、バッテリ2によって電力の供給が行なわれる。発振回路3は、駆動回路4の駆動周波数を発振し、駆動回路4は、発振回路3によって発振された駆動周波数に基づいて圧電トランス5を駆動する。圧電トランス5は、イオン発生電極6に対して高電圧を印加する。この高電圧とは、基準電位(回路または大地)に対して、イオンを発生させるために十分に高い電界を生じさせる程度の大きさの電圧を意味する。イオン発生電極6は、印加された高電圧により、その周辺に高電界領域を形成する。そして、この高電界により酸素分子や水分子が電離して、マイナスイオンが発生する。周波数スイープ回路7は、発振回路3が発振する駆動周波数を一定の周波数の範囲内で掃引するための回路であり、周波数掃引部を構成する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ion generator according to the present embodiment. This
これらの構成要素は、ケース8に収容されている。ケース8は、絶縁性材料としての樹脂に界面活性剤が添加された材料によって形成されている。ケース8には、イオン発生電極6の端部の近傍に、イオン放出口8aが設けられており、このイオン放出口8aから、発生したマイナスイオンが空気中へ放出される。
These components are accommodated in the
例えば、建物内の空気中には、花粉、ハウスダスト、煙草の煙などの微粒子が存在する。これらの微粒子のほとんどはプラスの電荷を帯びたプラスイオンであり、また、建物内の床や人体などもプラスの電荷を帯びているため、電気的な反発力によりこれらの微粒子が空気中を浮遊し続けている。上記のように発生したマイナスイオンが上記の微粒子に付着すると、微粒子は電気的に中和され、浮遊の原因となる反発力が除去される。その結果、微粒子を床や大地に落下させることができるので、人がこれらの微粒子を吸入することを防止することができる。 For example, fine particles such as pollen, house dust, and cigarette smoke are present in the air in a building. Most of these particles are positive ions with a positive charge.Furthermore, since the floors and human bodies in buildings have a positive charge, they are suspended in the air due to the electric repulsive force. continuing. When the negative ions generated as described above adhere to the fine particles, the fine particles are electrically neutralized, and the repulsive force that causes floating is removed. As a result, since the fine particles can be dropped on the floor or the ground, it is possible to prevent a person from inhaling these fine particles.
ケース8を形成する際、ABS樹脂に対して高分子型帯電防止剤「ペレスタット(登録商標)NC6321」を、質量比で20パーセント添加したものを用いる。これにより、ケース8の表面固有抵抗値を5×1010Ω〜1×1011Ω程度とすることができる。
When forming the
図2は、ケース8の表面固有抵抗値を5×1010Ω〜1×1011Ω程度としたときのイオン発生量と時間との関係を示す図である。また、図3は、表面固有抵抗値が1×1016Ωである絶縁体によりケース8を形成したときのイオン発生量と時間との関係を示す図である。図2および図3とも、測定開始から30分程度経過するまでの状態を表わしている。図3に示すように、絶縁体でケースを形成した場合は、測定開始後、すぐにイオンの発生量が急激に減少していくのに対して、図2に示すように、ケース8の表面固有抵抗値を5×1010Ω〜1×1011Ω程度とした場合は、測定開始後、多くのイオンが発生し、すぐに減少するが、再び高い数値となり、その後緩やかに減少していくことが分かる。ここで、測定開始直後にイオンの発生量が一旦減少してから再び多くなるのは、電荷がケース内面に留まって、一時はイオンの発生が妨げられるが、留まったイオンがケースを通り抜けて減少していった結果、ケースの電位の絶対値が大きくならなかったため、イオンの発生量が回復したと考えられる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of generated ions and time when the surface specific resistance value of the
図4は、気温20℃、湿度30パーセントの条件で、ケースの表面固有抵抗値が1×1016Ωであるイオン発生装置(上側)と、ケースの表面固有抵抗値が5×1010Ω〜1×1011Ω程度であるイオン発生装置(下側)とのイオン発生量の比較を表わした図である。図4の上側に示すように、ケースの表面固有抵抗値が1×1016Ωであるイオン発生装置の場合は、イオンの発生量は時間と共に激しく変動しており、しかも発生量そのものも大きくはない。一方、図4の下側に示すように、ケースの表面固有抵抗値が5×1010Ω〜1×1011Ω程度であるイオン発生装置の場合は、イオンの発生量は、時間の経過に関わらず安定しており、かつ、上側よりも1.5倍から2倍の高い値を示している。 FIG. 4 shows an ion generator (upper side) in which the surface specific resistance value of the case is 1 × 10 16 Ω under conditions of an air temperature of 20 ° C. and a humidity of 30%, and the surface specific resistance value of the case from 5 × 10 10 Ω to It is a figure showing the comparison of the amount of ion generation with the ion generator (lower side) which is about 1 * 10 < 11 > (omega | ohm). As shown in the upper side of FIG. 4, in the case of an ion generator whose case has a surface resistivity of 1 × 10 16 Ω, the amount of ions generated fluctuates with time, and the amount of generation itself is also large. Absent. On the other hand, as shown in the lower side of FIG. 4, in the case of an ion generator whose case has a surface resistivity of about 5 × 10 10 Ω to 1 × 10 11 Ω, the amount of ions generated increases with time. Regardless, it is stable and shows a value 1.5 to 2 times higher than the upper side.
図5は、気温20℃、湿度30パーセントで、ケースの表面固有抵抗値が1×1016Ωであるイオン発生装置(上側)と、ケースの表面固有抵抗値が5×1010Ω〜1×1011Ω程度であるイオン発生装置(下側)とにおいて、それぞれ使用状況を変化させた場合の比較を表わした図である。測定開始から5分までは、ストラップなどを用いて人の首に下げた状態でイオンの発生量を測定した。また、5分から10分までは、人が直接手に持った状態でイオンの発生量を測定した。図5の上側に、ケースの表面固有抵抗値が1×1016Ωであるイオン発生装置の場合を示し、図5の下側に、ケースの表面固有抵抗値が5×1010Ω〜1×1011Ω程度であるイオン発生装置の場合を示す。図5から分かるように、ケースの表面固有抵抗値が1×1016Ωのイオン発生装置では、イオンの発生量は、首から下げた状態よりも素手で持った状態の方が少し多くなっている。これに対し、ケースの表面固有抵抗値が5×1010Ω〜1×1011Ω程度であるイオン発生装置では、イオンの発生量は、いずれの状態であっても上側のイオン発生装置よりも多い。また、首から下げた状態よりも、素手で持った状態におけるイオンの発生量は極めて大きくなっている。これは、ケースの表面固有抵抗値が5×1010Ω〜1×1011Ω程度であるイオン発生装置は、素手で持った状態では、ケースに接触したイオンが人の手を通して外部へ移動しやすくなっており、その結果、イオン発生電極とケースとの電位差が小さくならなくなっていると考えられる。 FIG. 5 shows an ion generator (upper side) having a surface specific resistance value of 1 × 10 16 Ω at an air temperature of 20 ° C. and a humidity of 30%, and a surface specific resistance value of the case of 5 × 10 10 Ω to 1 ×. It is the figure showing the comparison at the time of changing a usage condition, respectively with the ion generator (lower side) which is about 10 < 11 > (omega | ohm). From the start of measurement to 5 minutes, the amount of ions generated was measured while being lowered on a person's neck using a strap or the like. In addition, from 5 minutes to 10 minutes, the amount of ions generated was measured with a person directly holding it in his hand. The case of the ion generator whose case surface resistivity is 1 × 10 16 Ω is shown on the upper side of FIG. 5, and the case surface resistivity of 5 × 10 10 Ω to 1 × is shown on the lower side of FIG. The case of an ion generator that is about 10 11 Ω is shown. As can be seen from FIG. 5, in the case of an ion generator with a case surface resistivity of 1 × 10 16 Ω, the amount of ions generated is slightly higher when held with bare hands than when lowered from the neck. Yes. On the other hand, in the ion generator whose case surface resistivity is about 5 × 10 10 Ω to 1 × 10 11 Ω, the amount of ions generated is higher than that of the upper ion generator in any state. Many. In addition, the amount of ions generated in the state of holding with bare hands is much larger than the state of being lowered from the neck. This is because an ion generator having a case surface resistivity of about 5 × 10 10 Ω to 1 × 10 11 Ω moves to the outside through a human hand when the ions are in contact with the case. As a result, it is considered that the potential difference between the ion generating electrode and the case is not reduced.
次に、図1における周波数スイープ回路7について説明する。図10において説明したように、携帯式のイオン発生装置では、大地に対するイオン発生電極の電位が非常に不安定であり、これによりイオンの発生量も変わってきてしまう。一方、装置を小型化および軽量化するために、図1に示すイオン発生装置1は、圧電トランス5を用いている。この圧電トランス5は、負荷が変わると周波数特性が変わり、出力電圧が変化するという特性を有する。従って、大地に対するイオン発生電極6の電位が変化すると、圧電トランス5の出力電圧も変化することとなる。従って、イオンの発生量を高い値で維持するためには、イオン発生電極6の電位の変化を検出して、検出結果に基づいて圧電トランス5の駆動周波数を変更していく手法が考えられる。
Next, the
図11は、従来のイオン発生装置の概略構成を示す図である。このイオン発生装置では、商用電源80から交流の電力を供給し、DC電源81において直流に変換する。DC電源81から直流電流の供給を受けて、発振回路82が駆動回路83の駆動周波数を発振し、駆動回路83は、発振回路82によって発振された駆動周波数に基づいて圧電トランス84を駆動する。圧電トランス84は、イオン発生電極85に対して高電圧を印加する。通常、イオン発生電極85と大地との間の電位差は、数kVとなっている。検出回路86は、圧電トランス84の出力電圧を検出し、検出したデータを周波数制御回路87に出力する。周波数制御回路87は、検出回路86から入力された検出データに基づいて、圧電トランス84を最も効率良く駆動させるための周波数を発振するように発振回路82を制御する。これにより、最適な駆動周波数が発振されることとなる。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional ion generator. In this ion generator, AC power is supplied from a
しかしながら、図1に示すような携帯式のイオン発生装置1では、圧電トランス5の出力電圧を検出することは、上記の状況下では容易ではない。バッテリ2により駆動されるイオン発生装置1では、上記のような検出回路を設けて圧電トランス5の出力電圧を検出したとしても、その検出された電圧は、回路系内における出力電圧であって、大地に対する出力電圧ではない。
However, in the
ここで、図12に示すように、バッテリ駆動方式のイオン発生装置を構成したとする。このイオン発生装置では、バッテリ90から直流電流の供給を受けて、発振回路91が駆動回路92の駆動周波数を発振し、駆動回路92は、発振回路91によって発振された駆動周波数に基づいて圧電トランス93を駆動する。圧電トランス93は、イオン発生電極94に対して高電圧を印加する。検出回路95は、圧電トランス94の出力電圧を検出し、検出したデータを周波数制御回路96に出力する。周波数制御回路96は、検出回路95から入力された検出データに基づいて、圧電トランス93を最も効率良く駆動させるための周波数を発振するように発振回路91を制御する。
Here, it is assumed that a battery-driven ion generator is configured as shown in FIG. In this ion generator, a DC current is supplied from the
しかしながら、イオン発生装置内の回路が接地されていないので、検出回路95が検出する電圧とイオンの発生量とには相関が無いことになる。すなわち、上記のように、大地を基準としたイオン発生電極94の電位は変化するので、圧電トランス93の出力電圧を検出しても、イオンが十分に発生しているかどうかは分からないということになる。従って、図12に示すようなイオン発生装置のように、圧電トランス93の出力電圧を検出してフィードバックをかけるという手法は意味がないこととなる。
However, since the circuit in the ion generator is not grounded, there is no correlation between the voltage detected by the
このため、発生しているイオンの量を直接測定してフィードバックをかければ良いのであるが、小型化が求められる携帯式では、不可能である。また、図11に示すイオン発生装置では、商用電源を用いているため、接地(グラウンド)が安定するから、大地に対してイオン発生電極の電位が変化するという問題はそもそも生じない。 For this reason, it is only necessary to directly measure the amount of generated ions and provide feedback, but this is not possible with a portable type that requires downsizing. In addition, since the ion generator shown in FIG. 11 uses a commercial power supply, grounding (ground) is stable, and thus the problem that the potential of the ion generating electrode changes with respect to the ground does not occur in the first place.
そこで、本発明に係るイオン発生装置では、イオン発生電極における電位、すなわち、圧電トランスの負荷が、環境の変化に伴って変わることに併せて、圧電トランスの駆動周波数を連続的に変化させて、イオンの発生量を一定の水準以上にさせることとしている。すなわち、周波数スイープ回路7を設け、一定の範囲内で、圧電トランス5の駆動周波数を連続的に変化(スイープまたは掃引)させるのである。駆動周波数が連続的に変化すると、どのような負荷の変化があっても、圧電トランスの出力が十分に発生する少なくとも一つの周波数が、周波数の変化範囲内に存在することとなる。従って、周波数の範囲において一箇所でも十分な出力が出るような大きさの周波数を含むように連続的に変化させる幅(スイープの幅)を設定しておけばよいこととなる。これにより、間欠ではあるが、イオンを発生させることが可能となるのである。
Therefore, in the ion generating apparatus according to the present invention, the potential at the ion generating electrode, that is, the load of the piezoelectric transformer is changed with the change of the environment, and the driving frequency of the piezoelectric transformer is continuously changed, The amount of ions generated is set to a certain level or more. That is, the
図6は、駆動周波数と圧電トランスの出力電圧との関係を示す図である。図6に示すように、周波数スイープ回路によって、圧電トランスの駆動周波数が一定の範囲内で連続的に変化させられている。すると、環境条件Aでは、比較的高い周波数領域でイオンを発生させるために十分な電圧を出力している。また、環境条件Bでは、周波数が変化する範囲の中間から少し低い周波数領域で、十分な大きさの電圧を出力している。また、環境条件Cでは、比較的低い周波数領域でイオンを発生させるために十分な電圧を出力している。 FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the drive frequency and the output voltage of the piezoelectric transformer. As shown in FIG. 6, the drive frequency of the piezoelectric transformer is continuously changed within a certain range by the frequency sweep circuit. Then, in the environmental condition A, a voltage sufficient to generate ions in a relatively high frequency region is output. Further, under the environmental condition B, a sufficiently large voltage is output in a slightly lower frequency range from the middle of the frequency changing range. In the environmental condition C, a voltage sufficient to generate ions in a relatively low frequency region is output.
これにより、携帯式のイオン発生装置の環境が変化しても、十分な量のイオンを発生させることが可能となる。 This makes it possible to generate a sufficient amount of ions even when the environment of the portable ion generator changes.
図7は、ケースの表面に、市販の帯電防止剤「界面活性剤」をスプレーし、ケースの表面固有抵抗値を1×108Ω程度とした場合のイオン発生量と時間との関係を示す図である。図7に示すように、イオン発生量は急激に低下するわけではなく緩やかに減少していく。図3に示すように、表面固有抵抗値が1×1016Ωである絶縁体によりケースを形成した場合よりも、イオンの発生量が大きくなっており、十分な効果があることが示されている。 FIG. 7 shows the relationship between ion generation amount and time when a commercially available antistatic agent “surfactant” is sprayed on the surface of the case and the surface specific resistance of the case is about 1 × 10 8 Ω. FIG. As shown in FIG. 7, the ion generation amount does not decrease rapidly but gradually decreases. As shown in FIG. 3, the amount of ions generated is larger than that in the case where the case is formed of an insulator having a surface resistivity of 1 × 10 16 Ω. Yes.
なお、ケース体の表面固有抵抗値が小さくなりすぎると、ケース体がイオン発生電極の対向電極として機能し、コロナ放電が生じる場合があるため、ケース体の表面固有抵抗値は、コロナ放電が生じない程度の大きさである必要がある。 Note that if the surface resistivity of the case body becomes too small, the case body functions as the counter electrode of the ion generating electrode and corona discharge may occur. Therefore, the surface resistivity of the case body generates corona discharge. It should not be so large.
1 イオン発生装置
2 バッテリ
3 発振回路
4 駆動回路
5 圧電トランス
6 イオン発生電極
7 周波数スイープ回路
8 ケース
8a イオン放出口
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記イオン発生電極に高電圧を印加する高電圧発生部と、
前記高電圧発生部に電力を供給するバッテリと、
絶縁性材料で形成され、前記イオン発生電極により発生したイオンを放出する放出口を有し、少なくとも前記イオン発生電極を覆うケース体と、を備え、
前記ケース体の表面固有抵抗値が1×1011Ω以下であることを特徴とするイオン発生装置。 An ion generating electrode for generating ions by forming a high electric field region by an applied high voltage;
A high voltage generator for applying a high voltage to the ion generating electrode;
A battery for supplying power to the high voltage generator;
A case body that is formed of an insulating material, has a discharge port that discharges ions generated by the ion generation electrode, and covers at least the ion generation electrode;
The ion generator according to claim 1, wherein the case body has a surface resistivity of 1 × 10 11 Ω or less.
前記圧電トランスは、連続的に変化する周波数に基づいて駆動されることを特徴とする請求項4記載のイオン発生装置。
A frequency sweeping unit that continuously changes the frequency at which the oscillation circuit oscillates;
The ion generator according to claim 4, wherein the piezoelectric transformer is driven based on a continuously changing frequency.
Priority Applications (1)
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JP2004031299A JP2005222868A (en) | 2004-02-06 | 2004-02-06 | Ion generating device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011151039A (en) * | 2011-05-09 | 2011-08-04 | Fuiisa Kk | Human body mounting type static eliminator, and static electricity eliminating method |
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2004
- 2004-02-06 JP JP2004031299A patent/JP2005222868A/en active Pending
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